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深度：电动汽车有必要采用无线BMS吗？

2022-02-26 00:31:15·  来源：知化汽车  
　
无线BMS一直是BMS领域一个比较活跃和吸引人关注的领域，探索较早、产业化最快的是TI（收购了凌特），早期有在BMW i3上的技术展示（由凌特提供），到现在即将在通
无线BMS一直是BMS领域一个比较活跃和吸引人关注的领域，探索较早、产业化最快的是TI（收购了凌特），早期有在BMW i3上的技术展示（由凌特提供），到现在即将在通用Ultium平台上的量产（由AD（Analog Devices）提供）。无线BMS在摸索了多年之后，似乎终于要迎来了大规模应用的曙光。
那么，为什么要采用无线BMS，无线BMS的本质是什么，有没有必要采用无线BMS？这里我们分别来探讨下。
1、为什么要采用无线BMS
当前的BMS方案因为有连线线的存在（传递信号所需要）有很多的不足，概况来讲：
（1）线束、及其插接头一直都是发生失效和故障较多的地方，减少这些连接件的存在，可以降低电池包的失效率，提高运行的安全可靠性；
（2）线束、及其插接头在整包布置的时候需要额外地考虑其走线、空间，这消耗了电池包宝贵的可用空间，减少它们的存在，能够提高整包的体积能量密度；
（3）线束（往往是铜线），及其插接头，增加额外的重量、成本，会降低电池包的能量密度、增加整车的成本；
（4）线束，及其插接头往往是需要人工来进行装配，这会增加整包生产的工时，增加人力成本，减少这些生产过程，能够提升生产效率，降低制造成本。
这些是我们能够直观理解到的，也是能够直接见效的，无线BMS本身还有其他的优势，在后面再补充。
2、无线BMS的本质是什么
无线BMS的本质是用无线通信的技术，减少了从控CSU之间、从控与主控BMS之间的连接线，而电压&温度的采样、以及将电压和温度传送至从控CSU的方案不受影响；此外，BMS与继电器、Pyrofuse、整车VCU之间的控制连接线也不受影响，这些地方当前主流的方案均可使用。这点可以从AD的方案中看出，如下，左图是当前常规型BMS，右图是无线BMS方案。
减少的是模组Module与从控CSU之间的灰色线、CSU之间与CSU和主控BMS之间的蓝色线（菊花链）。
从TI的示例中也可以看出，所替代的仅是上图（常规BMS）中的虚线部分。

去掉这些线束，这些位置的连线即是通过无线通信来实现的，具体的说，通过一个无线芯片，这个芯片会与目前已经在使用的采集芯片和主控器芯片集成在一起，来构成新的BMS板子。
以TI的无线BMS方案为例，主要由两部分构成，一个是负责电芯电压和温度采样的监控&均衡从控模块CSU，一个是主控单元。
监控&均衡的模块由采集芯片BQ79616-Q1+无线通信芯片CC2662R-Q1构成，BCU部分也是加上了无线通信芯片CC2662R-Q1。
其中，采集芯片BQ79616-Q1与现在常规的BMS采集芯片类似，主要组成如下，最低采集6串电芯，可支持到12串、14串、16串。TI的这款芯片有个特别之处，在于它宣称可以在硬件水平上做到功能安全ASIL D的等级，而不需要软件再去做相应的安全开发。
无线通信芯片CC2662R-Q1的构成如下，它是TI自己开发的一个芯片，最主要的是它的通信协议也是自己开发的。

由于没有线束这种实物连接的存在，主控MCU和从控CSU之间无需再做额外的电绝缘处理，这进一步减少了无线BMS在硬件电路上的元器件成本，和设计组装的复杂性。
3、有没有必要采用无线BMS
但是真的有必要上无线BMS吗？就目前的BMS方案来看，我觉得不一定，主要还是成本。
首先，无论AD也好，还是TI也好，在对比当前BMS方案时，所对比的是非常久远的方案：有长长的线束、有错综复杂的布置，但实际上它仅仅是减少从控、主控之间的连接，其他领域的连接技术已经进化了，比如现在用FPC代替采样、或是直接将采集板与电芯布置在一起，用busbar等完成采样或直接与电芯接触（代表的案例是Model S Plaid、汉EV CTP、MODEL 3/Y），但这些位置的线束，并不是因为采用了无线BMS而省掉的。
由于现在电芯在电池包内的高度集成，已经把从、主控之间的连接简化为2-3根线束，不再是复杂的设计，只是无法实现全自动化。

另一个方面，无线BMS在模组技术时代，能更好地应用于电池包退役后的梯次利用（模组级别），但随着电池包更高的集成度，模组时代也正在被淘汰，一切都还有太多的不确定因素。
单从技术角度来看，无线BMS无疑是值得研究的，不仅仅是零部件厂家，整车企业、电池企业包括宁德时代都在研究；但从商业和产业化角度来看，这最终仍是个成本与收益的较量，在现行的BMS集成方案上，看不到无线所代来的显著优势。
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